لیزر دیودی چاه کوانتومی چندگانه (Multiple Quantum Well Laser)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر دیودی چاه کوانتومی چندگانه (Multiple Quantum Well Laser) :
Multiple Quantum Well (MQW) Laser نوعی لیزر چاه کوانتومی است که در آن چندین لایه نازک چاه کوانتومی (معمولا ۳ تا ۱۰ لایه) توسط لایه های سد (barrier) با شکاف انرژی بالاتر از هم جدا شده اند. هدف از این ساختار، افزایش حجم ناحیه فعال و در نتیجه افزایش بهره کلی لیزر است، در عین حال که از مزایای کوانتومی (چگالی حالت های پله ای) بهره می برد. MQWها عملکرد بهتری نسبت به تک چاه (SQW) در توان های بالاتر و دماهای بالاتر دارند.
مکانیزم: هر چاه کوانتومی به طور مستقل حامل ها را محصور می کند. با تزریق جریان، همه چاه ها به طور همزمان پر می شوند و بهره نوری حاصل جمع بهره هر چاه است (با در نظر گرفتن جفت شدگی بین چاه ها). لایه های سد باید به اندازه کافی نازک باشند تا تونل زنی حامل ها بین چاه ها ممکن باشد و توزیع یکنواخت حامل ها برقرار شود، اما به اندازه کافی ضخیم باشند تا از جفت شدگی بیش از حد و گسسته شدن سطوح انرژی جلوگیری کنند. طراحی MQW (تعداد چاه ها، عرض چاه ها، ارتفاع سدها) برای بهینه سازی عملکرد در طول موج و توان مورد نظر انجام می شود.
مزایای MQW نسبت به SQW: بهره کلی بالاتر (به دلیل حجم فعال بیشتر)، چگالی جریان آستانه مشابه یا کمی بالاتر، توان خروجی اشباع بالاتر، و پایداری دمایی بهتر. MQWها برای لیزرهای توان بالا و لیزرهایی که در دماهای بالا کار می کنند (مانند لیزرهای مخابراتی بدون خنک کننده) مناسب تر هستند. همچنین پهنای طیف گسیل می تواند در MQWها کنترل شود.
امروزه اکثر لیزرهای دیودی با کارایی بالا از ساختار MQW استفاده می کنند. این ساختار در لیزرهای VCSEL، لیزرهای DFB، لیزرهای آبشار کوانتومی و لیزرهای توان بالا به کار می رود. طراحی دقیق MQW با استفاده از روش های محاسباتی (مانند حل معادله شرودینگر و معادلات نرخ) انجام می شود و نقش کلیدی در عملکرد نهایی لیزر دارد. MQW یک ابزار قدرتمند در جعبه ابزار طراحان لیزر نیمه هادی است.
